仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)研究.pdf

1、蛇怪蜥蜴依靠自身質(zhì)量、特征長度、行走速度和腳掌形狀等因素的相互作用和協(xié)調(diào)使之能自由行走于水面上。它必須通過腳掌在水面上的拍擊和撲水過程創(chuàng)造一個(gè)空氣腔來提供大于自身重量的足夠的升力;此外,它必須在空氣腔消失之前移動(dòng)它的腳掌,使其離開水面;本文主要模仿蛇怪蜥蜴在水面快速行走功能的運(yùn)動(dòng)機(jī)理構(gòu)建仿蜥蜴快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人,建立機(jī)器人單腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)理論模型及相應(yīng)的仿真模型并進(jìn)行分析研究,建立機(jī)器人腳掌計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析模型并進(jìn)行仿真分析研究,建立機(jī)器

2、人整機(jī)三維模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在研究仿生原型蛇怪蜥蜴水上運(yùn)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上,提出一種仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人腿部四桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)—曲柄搖桿四桿機(jī)構(gòu),一種用較小的能量獲得較大升力的腿部驅(qū)動(dòng)裝置,建立了單腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真;研究了如何使機(jī)器人的步伐與蜥蜴原型運(yùn)動(dòng)軌跡最接近。
　　2.考慮到仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人在水面環(huán)境工作這一特征,以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ),研究機(jī)器

3、人在水面上快速運(yùn)動(dòng)時(shí)水與腳掌之間的相互作用,并結(jié)合計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件FLUENT建立對(duì)機(jī)器人腳掌進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的模型,采用動(dòng)網(wǎng)格方法對(duì)機(jī)器人腳掌進(jìn)行水力學(xué)分析與研究;得出機(jī)器人腳掌在水面上運(yùn)動(dòng)所需的升力與時(shí)間,為機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際控制提供了理論依據(jù)。
　　3.考慮到仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人仿生原形結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)模型,同時(shí)考慮到仿蜥蜴水上快速運(yùn)動(dòng)機(jī)器人在水面運(yùn)動(dòng)時(shí)的搖擺穩(wěn)定性,提出了在機(jī)